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XXV Jornada Nacional –XII Jornada Internacional
de Investigación Científica de Posgrado 2017
Autor Responsable: Fecha de envío: Fecha de aprobación:
EFICIENCIA DE DOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO POR OSMOSIS IN-
VERSA EN LA CALIDAD DEL AGUA POTABLE
Efficiency of two Inverse Osmosis Systems treatment on drinking water
quality
Autor: Antero Celso Vásquez García1
1
Facultad de Ciencias Biológicas Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo, Av, Juan XXIII, Lambayeque, Perú.
Escuela de Posgrado Universidad Nacional de Trujillo, Av. Juan Pablo II s/n – Ciudad Universitaria, Trujillo, Perú
Email: anterovasquez@gmail.com
RESUMEN
Con el objetivo de determinar la eficiencia de dos sistemas de tratamiento de agua por osmosis inversa en la
calidad del agua potable para consumo humano directo, se utilizaron seis plantas una Vigaflow instalada en
la casa del Sr José Ferrer en el Centro Poblado Compositan bajo, distrito y Provincia de Virú, Departamento
de la Libertad; y cinco de la marca ROS; tres se instalaron en la ciudad de Trujillo en las urbanizaciones Los
Granados, y Santo Dominguito; una en la ciudad de Chiclayo (Urbanización Puertas del Sol) y otra en el
laboratorio de Ciencias Ambientales de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Nacional Pe-
dro Ruiz Gallo. El trabajo se desarrolló desde el 10 de enero de 2015 hasta el 20 de diciembre de 2016. La
toma de agua para las plantas de tratamiento se conectaron directamente al sistema de abastecimiento de
agua potable, posteriormente se tomaron muestras del agua tratada, la calidad física se determinó por méto-
dos APHA y otras muestras para análisis de metales se trasladaron hasta el Laboratorio NKAP SRL. Los me-
tales fueron cuantificados por Espectrómetro de masas por plasma inducido acoplado (ICP_MS), Coliforme
totales y termotolerantes por el Número más Probable. Se concluyó que la planta de tratamiento instalada en
Compositan Bajo, Virú y las plantas instaladas en la ciudad de Trujillo, la Libertad y Chiclayo y en el La-
boratorio de Cencías Ambientales de la Facultad de Ciencias Biológicas de la UNPRG Lambayeque, fueron
eficientes para las mejorar características físicas del agua para consumo humano directo; Las plantas de tra-
tamiento por osmosis inversa utilizadas en este experimento permitieron disminuir las concentraciones de
varios metales que causarían problemas para la salud humana, tales como Calcio, Hierro, Magnesio, Potasio,
Sodio; Los sistemas de tratamiento de agua por osmosis inversa en ambos casos fue eficientes y el agua obte-
nida fue calificada como agua potable de óptima calidad para consumo humano directo que cumple con lo
fijado en el DS 031-2010 SA.
Palabras clave: Osmosis inversa UNPRG; ROS y Vigafloew; metales en agua potable tratadas
ABSTRACT
In order to determine the efficiency of two reverse osmosis water treatment systems in the drinking water
quality for direct human consumption, six plants were used, one Vigaflow installed in the house of Mr. José
Ferrer in the Lower Compositan District Village And Province of Virú, Department of La Libertad; And five
of the ROS mark; Three settled in the city of Trujillo in the urbanizations Los Granados, Chimú and Santo
Dominguito; One in the city of Chiclayo (Urbanization Puertas del Sol) and another in the laboratory of En-
vironmental Sciences of the Faculty of Biological Sciences of the National University Pedro Ruiz Gallo. The
work was carried out from January 10, 2015 until December 20, 2016. The water intake for the treatment
plants was connected directly to the drinking water supply system, then samples of the treated water, the
physical quality was determined by methods APHA and other samples for analysis of metals were transferred
to the Laboratory NKAP SRL. The metals were quantified by Coupled Induced Plasma Mass Spectrometer
(ICP_MS), Total Coliform and Thermotolerant by the Most Likely Number. It was concluded that the treat-
ment plant installed in Compositan Bajo, Virú and the plants installed in the city of Trujillo, Libertad and
Chiclayo and in the Laboratory of Environmental Sciences of the Faculty of Biological Sciences of UNPRG
Lambayeque, were efficient to improve them Physical characteristics of water for direct human consumption;
2
The reverse osmosis treatment plants used in this experiment allowed to reduce the concentrations of several
metals that would cause problems for human health, such as Calcium, Iron, Magnesium, Potassium, Sodium;
The reverse osmosis water treatment systems in both cases were efficient and the water obtained is qualified
as drinking water of the highest quality for direct human consumption that complies with DS 031-2010 SA.
.
Keywords: Reverse osmosis UNPRG, ROS and Vigafloew; Metals in treated drinking wáter
1. INTRODUCCIÓN
El agua líquida no es una substancia común en el cosmos; si bien sus elementos constituyentes, el hi-
drógeno y el oxígeno, son abundantes, y sus combinaciones bajo la forma de agua sólida, el hielo, o
gaseosa, el vapor de agua y el agua líquida, que sólo es estable en condiciones restringidas de tempera-
tura y presión. El agua superficial o subterránea tiene diversos usos, tales como el uso en agricultura, el
uso industrial, el uso para producir energía y para consumo humano directo previo tratamiento.
En el Perú con en el DS N° 031-2010-SA emitido por Dirección General de Salud Ambiental (DIGESA) del
Ministerio de Salud se fijaron los Límites Máximos Permisibles (LMP) de la Calidad del Agua para Consu-
mo Humano.
Se denomina agua potable o agua para el consumo humano, al agua que puede ser consumida sin restricción
debido a que, gracias a un proceso de purificación, no representa un riesgo para la salud. El término se aplica
al agua que cumple con las normas de calidad promulgadas por las autoridades locales e internacionales.
En los últimos años se han mejorado las instalaciones para producir agua potable por procesos de sedimenta-
ción, decantación, separación de sólidos, cloración y recientemente, a pequeña y gran escala se han masifica-
do tecnologías como la ultrafiltración, la radiación Ultravioleta; la ósmosis inversa aplicados con el fin de
garantizar la calidad física química y microbiológica del agua de consumo humano directo, es decir la
inocuidad y aptitud para consumo humano (Bruce y Skipton, 2008)..
En las ciudades de Trujillo y Chiclayo, por su alta densidad poblacional, las empresas que proveen agua po-
table a la población usan modernas instalaciones; sin embargo, aún queda el riesgo de que por el elevado
contenido en metales pesados, metales peligrosos y otros pueda constituir un peligro para salud humana.
Los sistemas de osmosis inversa, para tratamiento de agua para consumo humano, en las actuales circunstan-
cias, es accesible a la población por su costo relativamente bajo y por su elevada eficiencia al retener solidos
suspendidos totales, metales y bacterias virus y otras impurezas. Por lo que se decidió realizar la presente
investigación para verificar la eficiencia de dos sistemas de tratamiento de agua por ósmosis inversa en la
calidad del agua potable que se ingiere en domicilio.
Los objetivos del presente estudio fueron:
1. Determinar la calidad física, química y microbiológica del agua para consumo humano directo obteni-
da mediante plantas de tratamiento por osmosis inversa.
2. Determinar la eficiencia de dos sistemas de tratamiento por osmosis inversa una de marca Vigaflow y
cinco de la marca ROS en la calidad del agua para consumo humano directo.
3
3. Determinar las concentraciones de metales pesados y peligros antes y después de ser tratadas en las
plantas de tratamiento de agua por osmosis inversa.
Comparar las características del agua potable para consumo humano directo obtenidas por plantas de tratami-
ento por Osmosis inversa con los Límites Máximos Permisibles fijados por el DS 031-2010-SA
2. MATERIALES Y MÉTODOS
El trabajo fue realizado desde el 10 de Febrero de 2015 hasta el 20 de diciembre de 2016. Se logró adquirir 6
plantas de tratamiento de agua potable por ósmosis inversa de las cuales 1 de la marca Vigaflow 5 fueron de
la marca Reverse Osmosis System de Fabricación China, La primera planta de este tipo de la marca Vi-
gaflow (Foto 1) fue instalada en la casa del Sr José Ferrer en la localidad de Compositan Bajo del Valle
Virú, Provincia de Virú, Departamento de la Libertad.
Figura 1: Sistema de tratamiento por osmosis inversa de la marca Vigaflow instalada en Compositan Bajo,
Virú, La Libertad.
Las otras 5 de la marza ROS fueron instaladas y siguen funcionando en los lugares siguientes:
1. En Antúnez de Mayolo 319 Urb Los Granados Trujillo.
2. 1 En Gerardo Chávez mz I loote 8- Urb Santo Dominguito- Trujillo.
3. 1 En Oswaldo Hercelles 399- Urb Chimú de la ciudad de Trujillo.
4. 1 En Mz R casa 5 Urbanización Puertas del Sol (Galilea) , distrito de la Victoria, CHICLAYO.
que se instaló en el laboratorio de Ciencias Ambientales de la FCCBB de la UNPRG.
Figura 2: Planta de tratamiento de agua por osmosis inversa instalada en el laboratorio de Ciencias Ambien-
tales de la Facultad de Ciencias Ambientales de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo-
Lambayeque.
Se tomaron Muestras de agua antes y después del tratamiento en plantas de tratamiento de agua potable por
osmosis inversa y se enviaron al Laboratorio NKAP SRL ubicado en Trujillo para analizar aspectos micro-
biológicos con las técnicas que se mencionan en los certificados; los metales fueron analizados por la técnica
4
de Espectrometría de Masas por Plasma Inducido Acoplado (ICP-MS) para determinar concentraciones
de metales pesados y peligrosos (Anexo 1 y 2).
Los datos fueron ordenados en tablas en la hoja de cálculo EXCEL 2013 y estadísticamente tratados con el
software SPSS (Statistical Package for Social Sciences) versión 24.
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1 Resultados
En todas las muestras analizadas se apreció que hay una diferencia entre el agua subterránea y el agua trata-
da en el caso del agua obtenida en Compositan bajo- Virú, tendencia que es similar al agua tratada en domi-
cilios de la ciudad de Trujillo, Chiclayo y de la ciudad universitaria de la FCCBB de la UNPRG- Lambaye-
que. (Tablas 1, 2 y 3)
En el agua de la urbanización puertas del sol en Chiclayo se aprecia una disminución de la concentración de
metales tales como cadmio, calcio, fierro, magnesio, potasio, sodio y zinc que se explica por la capacidad de
los filtros para retener bacterias y virus; parte de los metales y obtener agua con las características fijadas por
el DS 031-2010-Salud
El agua subterránea de la que se alimentan los familiares del Sr José Ferrer en Compositan bajo, Virú La Li-
bertad y el agua tratada por Osmosis inversa, contienen metales pesados en concentraciones menores que los
establecidos por el DS 031-2010-SA (Tabla 2, Anexo 1); sin embargo se determinaron altas concentraciones
de Calcio, Potasio y Sodio pero que fueron menores al agua subterránea a partir de la cual se trató el agua por
osmosis inversa.
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TABLA N° 01: Resultados de análisis físico de muestras de agua tratada por subterránea, potable y tratada por osmosis inversa en diversas localidades de las regiones de La Libertad y Lamba-
yeque
Numero Parámetro Unidades LMP
Urb. Los Granados Urb. Chimú Urb. Santo Dominguito Galilea Fccbb-Unprg
Antes Después Antes Después Antes Después Antes Después Antes Después
1 temperatura °C 20 20 20 20 20 20 20 20 20
2 pH Unidades 6.5 - 8.5 8.5 7.6 4.5 7.6 8.2 7.2 8.5 7.2 8.5 7.4
3 CE uS/cm 1500 1016 47.8 1016 47.8 485 79.6 1912 123.6 455 15.66
4 Turbidez UNT 5 0 0 0 0 0 0 0.34 0 0.31 0
5 Alcalinidad mg/L 0 132 24 132 24 92 40 420 36 170 28
6 Cloruros mg/L 250 120.53 14.14 120.53 14.18 28.4 12.05 226.88 23.4 25.52 9
7 dureza total mg/L 500 220 30 220 30 220 60 260 24 180 20
8 calcio mg/L 200 170 22 170 22 180 30 180 10 172 10
9 Magnesio mg/L 150 50 8 50 8 40 30 80 14 8 10
10 Sulfatos mg/L 250 117.12 89.28 117.12 89.28 115 96 134 83.52 105 83.52
11 STD mg/L 1500 1515 71 1515 71 726 119 185 0 680 24
Fuente: Elaboración Propia
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TABLA Nº 02: Análisis del agua Potable en la planta de tratamiento de agua potable obtenida de la planta de tratamiento
de agua por osmosis inversa instalada en Compositan bajo, Virú, La Libertad comparado con el
Decreto Supremo N° 031-2010-SALUD
Parámetros
inorgánicos
Unidad
D.S. N°031-2010-
SALUD
Resultado de muestra
de agua
Aluminio mg/L 0,2 0.0047
Antimonio mg/L 0.020 <0.0058
Arsénico mg/L 0.010 <0.0061
Bario mg/L 0.700 <0.0016
Berilio mg/L - <0.00027
Boro mg/L 1,500 <0.0066
Cadmio mg/L 0,003 <0.0024
Calcio mg/L - 67.33
Cerio mg/L - <0.0053
Cobalto mg/L - <0.0026
Cobre mg/L 2.0 <0.0019
Cromo mg/L 0,050 0.0021
Estaño mg/L <0.0060
Estroncio mg/L <0.0049
Fósforo mg/L <0.0183
Hierro mg/L 0,3 0.031
Litio mg/L - <0.0066
Magnesio mg/L - 25.06
Manganeso mg/L 0,4 <0.0078
Mercurio mg/L 0,001 <0.0010
Molibdeno mg/L - <0.0068
Níquel mg/L 0,020 <0.0031
Plata mg/L - <0.0022
Plomo mg/L 0,010 <0.0080
Potasio mg/L - 17.08
Selenio mg/L - <0.0085
Silicio mg/L - <8.888
Sodio mg/L 0.010 50.97
Talio mg/L - <0.0080
Titanio mg/L - <0.0021
Vanadio mg/L - <0.0095
Zinc mg/L - <0.0068
FUENTE: Elaboración propia
7
TABLA 03: Concentración de metales en el agua de la urbanización puertas del Sol de la Victoria, ciudad de Chiclayo,
antes y después del paso por la planta de tratamiento de osmosis inversa
Parámetros
inorgánicos
Unidad
D.S. N°031-2010-
SALUD
Resultado de agua
potable administrada
por EPSEL
Resultado de Ande
agua potable tratada
por osmosis Inversa
Aluminio mg/L 0,2 <0.0047 <0.0047
Antimonio mg/L 0.020 <0.0058 <0.0058
Arsénico mg/L 0.010 <0.0061 <0.0061
Bario mg/L 0.700 <0.0016 <0.0016
Berilio mg/L - <0.00027 <0.00027
Boro mg/L 1,500 <0.0086 <0.0086
Cadmio mg/L 0,003 <0.0024 <0.0024
Calcio mg/L - 80.614 0.082
Cerio mg/L - <0.0053 <0.0053
Cobalto mg/L - <0.0026 <0.0026
Cobre mg/L 2.0 <0.0019 <0.0019
Cromo mg/L 0,050 <0.0021 <0.0021
Estaño mg/L <0.00060 0.00060
Estroncio mg/L <0.0049 <0.0049
Fósforo mg/L <0.0183 <0.0183
Hierro mg/L 0,3 0.017 <0.0031
Litio mg/L - <0.0056 <0.0056
Magnesio mg/L - 14.083 0.019
Manganeso mg/L 0,4 <0.0078 <0.0078
Mercurio mg/L 0,001 <0.0010 <0.0010
Molibdeno mg/L - <0.0068 <0.0068
Níquel mg/L 0,020 <0.0031 <0.0031
Plata mg/L - <0.0022 <0.0022
Plomo mg/L 0,010 <0.0080 <0.0080
Potasio mg/L - 0.576 0.0098
Selenio mg/L - <0.0085 <0.0085
Sodio mg/L 0.010 19.89 0.173
Talio mg/L - <0.0080 <0.0080
Titanio mg/L - <0.0021 <0.0021
Vanadio mg/L - <0.0095 <0.0095
Zinc mg/L - <0.164 0.0068
FUENTE: LABORATORIO NKAP. (2016)
El Anova en los metales calcio, hierro, Magnesio, Potasio, sodio y Zinc comparados permitió obtener valores
de p< 0,05 que implica diferencias estadísticas significativas. En los seis casos, en el agua potable tratada por
Osmosis inversa, no se detectaron presencia de Coliformes fecales ni Coliformes termotolerantes.
8
3.2 Discusión
Las características físicas determinados en las seis tipos de agua permiten apreciar que el efecto es significa-
tivo de las plantas que tratan agua por osmosis inversa, mejoran la calidad del agua para consumo humano,
porque disminuyen la concentración de sales, y compuestos que no son buenos para el organismo humano,
obteniéndose agua de excelente calidad para consumo humano
En el caso de la planta instalada en Compositan b Bajo, la concentración de sales del agua subterránea fue
disminuido significativamente por qué redujeron concentraciones de Calcio desde 76,94 mg/L hasta 67,33
mg/L; Potasio desde 24,123 mg/L hasta 17,06 mg/L y Sodio desde 76,66 mg/L hasta 50,97 mg/L.
En el caso del agua suministrada por EPSEL y lo más notorio fue la disminución de Calcio desde 80.764
mg/L hasta 0.082 mg/L; Hierro desde 80.764 mg/L hasta 0.082 mg/L; Magnesio desde 14,083 mg/L hasta
0.019 mg/L; Sodio desde 19,84 mg/L hasta 0.1an73 mg/L y Zinc desde 0.164 mg/L hasta 0.0068 mg/ L.
En los casos de análisis microbiológico no se detectaron presencia de coliformes totales ni coliformes termo-
tolerantes.
Los resultados se atribuyen a la capacidad de los tres filtros que componen las plantas de tratamiento de por
osmosis inversa el primero retiene sedimentos, el segundo retiene metales y el tercero retiene microorganis-
mos; y en la membrana de osmosis se hace pasar agua que contenga algunas impurezas de modo tal que con
sobrepresión se obtiene agua de óptima calidad para consumo humano.
El proceso de la ósmosis inversa funciona en la práctica. Una Bomba de alta presión bombea la solución a
tratar hacia un compartimiento donde está ubicada la membrana semipermeable manteniendo permanente-
mente una presión elevada en uno de sus lados (compartimiento de alta presión), por lo que una parte del
solvente y una cantidad muy pequeña del soluto atraviesan la membrana. La otra parte de la solución de apor-
te es rechazada, dando lugar a la salmuera o rechazo, con un alto contenido del soluto y la parte restante del
solvente, tal como lo indica DecRen Water Consult (2016).
Sobre el mismo tema Dévora-Isiordia (2016) refiere que la ósmosis inversa (RO) es una tecnología de purifi-
cación de agua que utiliza una membrana semipermeable para eliminar iones, moléculas y partículas más
grandes del agua potable. En la ósmosis inversa, se utiliza una presión aplicada para superar la presión osmó-
tica, una propiedad coligativa, que es impulsada por diferencias de potencial químico del disolvente, un pa-
rámetro termodinámico. La ósmosis inversa puede eliminar muchos tipos de especies disueltas y suspendidas
del agua, incluyendo las bacterias, y se utiliza tanto en procesos industriales como en la producción de agua
potable. El resultado es que el soluto se retiene en el lado presurizado de la membrana y se permite que el
disolvente puro pase al otro lado. Para ser "selectiva", esta membrana no debe permitir grandes moléculas o
iones a través de los poros (agujeros), pero debe permitir que los componentes más pequeños de la solución
(como moléculas de disolvente) pasen libremente y que el mecanismo de eliminación predominante en la
filtración por membrana es el deformación o exclusión de tamaños, de modo que el proceso puede conseguir
teóricamente una eficiencia perfecta independientemente de parámetros tales como la presión y la concentra-
ción de la solución. La ósmosis inversa también implica difusión, haciendo que el proceso dependa de la pre-
sión, el caudal y otras condiciones. La ósmosis inversa es más comúnmente conocida por su uso en la purifi-
cación de agua potable de agua de mar, la eliminación de la sal y otros materiales de efluentes de las molécu-
las de agua (Verma, and Kushwaha, 2014).
9
4. CONCLUSIONES
1. La planta de tratamiento instalada en Compositan Bajo, Virú y las plantas instaladas en la ciudad de Tru-
jillo, la Libertad y Chiclayo y en el Laboratorio de Cencías Ambientales de la Facultad de ciencias Bio-
lógicas de la UNPRG Lambayeque, fueron eficientes para las mejorar la calidad física del agua para con-
sumo humano directo.
2. Las plantas de tratamiento por osmosis inversa utilizadas en este experimento permitieron disminuir las
concentraciones de varios metales que causarían problemas para la salud humana, tales como Calcio,
Hierro, magnesio, Potasio, Sodio.
3. Los sistemas de tratamiento de agua por osmosis inversa son eficientes en ambos casos
4. El agua obtenida es calificada como agua potable de óptima calidad para consumo humano directo que
cumple con lo fijado en el DS 031-2010 SA.
5. AGRADECIMIENTOS
A ECO PLANET EIRL por el apoyo económico, a Baltazar Ventura del Laboratorio de Biologia de la Uni-
versidad Nacional Pedro Ruiz Gallo-Lambayeque y al laboratorio NKAP SRL, por la ejecución de los análi-
sis para la realización de la presente investigación.
6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
BIBLIOTECA DIGITAL ILCE. ¿De cuánta agua estamos hablando? 2015
Disponible en:
https://www.google.com.pe/webhp?sourceid=chrome-instant&ion=1&espv=2&ie=UTF-
8#q=2.0%20http%3A%2F%2Fbibliotecadigital.ilce.edu.mx%2Fsites%2Fciencia%2Fvolumen2%2
Fciencia3%2F102%2Fhtml%2Fsec_5.html
Accesado: 20- 01 2015
DECREN WATER CONSULT Principio del tratamiento por Osmosis Inversa- 2016. Inglaterra
Disponible en:
http://www.dwc-water.com/es/tecnologias/solar-reverse-osmosis/about-ro-technology/index.html
Accesado: 04 de marzo de 2017
DIRECCION GENERAL DE SALUD AMBIENTAL. DIGESA. DS 031-2010-SA, Reglamento de la cali-
dad de agua para consumo humano. Ministerio de Salud. 2010. Perú
Disponible en
http://www.digesa.minsa.gob.pe/publicaciones/descargas/reglamento_calidad_agua.pdf
Accesado: 20-01-2015
ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD. Guías para la calidad del agua potable [recurso electrónico]:
incluye el primer apéndice. Vol. 1: Recomendaciones. Tercera edición. Versión electrónica para la
Web. 1985 Suiza.
Disponible en: http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/gdwq3_es_fulll_lowsres.pdf
Accesado: 20- abril 2015
Semino Zelada, F. F. (2015). Producción de agua de mesa por ósmosis inversa para autoabastecimiento de
UDEP. Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Industrial y de Siste-
mas. Proyectos. (Simon Gravelle, 2016)
http://alicia.concytec.gob.pe/vufind/Record/UDEP_bb93c1ed2cc58a78255b1cba2544b1ec/Details
10
Dvorak, Bruce and Skipton, Sharon, "G08-1490 Drinking Water Treatment: Reverse Osmosis" (2015). His-
torical Materials from University of Nebraska-Lincoln Extension. 4344.
http://digitalcommons.unl.edu/extensionhist/4344
Verma, K. C., & Kushwaha, A. S. (2014). Demineralization of drinking water: Is it prudent? Medical Jour-
nal, Armed Forces India, 70(4), 377–379. http://doi.org/10.1016/j.mjafi.2013.11.011
Dévora-Isiordia, Germán Eduardo; López-Mercado, María Elena; Fimbres-Weihs, Gustavo Adolfo; Álvarez-
Sánchez, Jesús; Astorga-Trejo, Sebastian; (2016). Desalación por ósmosis inversa y su aprovechamien-
to en agricultura en el valle del Yaqui, Sonora, México. Tecnología y Ciencias del Agua, Mayo-Junio,
155-169.
http://www.redalyc.org/pdf/3535/353546192009.pdf

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Osmosis inversa. vasquez , a. 2017 (1)

  • 1. XXV Jornada Nacional –XII Jornada Internacional de Investigación Científica de Posgrado 2017 Autor Responsable: Fecha de envío: Fecha de aprobación: EFICIENCIA DE DOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO POR OSMOSIS IN- VERSA EN LA CALIDAD DEL AGUA POTABLE Efficiency of two Inverse Osmosis Systems treatment on drinking water quality Autor: Antero Celso Vásquez García1 1 Facultad de Ciencias Biológicas Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo, Av, Juan XXIII, Lambayeque, Perú. Escuela de Posgrado Universidad Nacional de Trujillo, Av. Juan Pablo II s/n – Ciudad Universitaria, Trujillo, Perú Email: anterovasquez@gmail.com RESUMEN Con el objetivo de determinar la eficiencia de dos sistemas de tratamiento de agua por osmosis inversa en la calidad del agua potable para consumo humano directo, se utilizaron seis plantas una Vigaflow instalada en la casa del Sr José Ferrer en el Centro Poblado Compositan bajo, distrito y Provincia de Virú, Departamento de la Libertad; y cinco de la marca ROS; tres se instalaron en la ciudad de Trujillo en las urbanizaciones Los Granados, y Santo Dominguito; una en la ciudad de Chiclayo (Urbanización Puertas del Sol) y otra en el laboratorio de Ciencias Ambientales de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Nacional Pe- dro Ruiz Gallo. El trabajo se desarrolló desde el 10 de enero de 2015 hasta el 20 de diciembre de 2016. La toma de agua para las plantas de tratamiento se conectaron directamente al sistema de abastecimiento de agua potable, posteriormente se tomaron muestras del agua tratada, la calidad física se determinó por méto- dos APHA y otras muestras para análisis de metales se trasladaron hasta el Laboratorio NKAP SRL. Los me- tales fueron cuantificados por Espectrómetro de masas por plasma inducido acoplado (ICP_MS), Coliforme totales y termotolerantes por el Número más Probable. Se concluyó que la planta de tratamiento instalada en Compositan Bajo, Virú y las plantas instaladas en la ciudad de Trujillo, la Libertad y Chiclayo y en el La- boratorio de Cencías Ambientales de la Facultad de Ciencias Biológicas de la UNPRG Lambayeque, fueron eficientes para las mejorar características físicas del agua para consumo humano directo; Las plantas de tra- tamiento por osmosis inversa utilizadas en este experimento permitieron disminuir las concentraciones de varios metales que causarían problemas para la salud humana, tales como Calcio, Hierro, Magnesio, Potasio, Sodio; Los sistemas de tratamiento de agua por osmosis inversa en ambos casos fue eficientes y el agua obte- nida fue calificada como agua potable de óptima calidad para consumo humano directo que cumple con lo fijado en el DS 031-2010 SA. Palabras clave: Osmosis inversa UNPRG; ROS y Vigafloew; metales en agua potable tratadas ABSTRACT In order to determine the efficiency of two reverse osmosis water treatment systems in the drinking water quality for direct human consumption, six plants were used, one Vigaflow installed in the house of Mr. José Ferrer in the Lower Compositan District Village And Province of Virú, Department of La Libertad; And five of the ROS mark; Three settled in the city of Trujillo in the urbanizations Los Granados, Chimú and Santo Dominguito; One in the city of Chiclayo (Urbanization Puertas del Sol) and another in the laboratory of En- vironmental Sciences of the Faculty of Biological Sciences of the National University Pedro Ruiz Gallo. The work was carried out from January 10, 2015 until December 20, 2016. The water intake for the treatment plants was connected directly to the drinking water supply system, then samples of the treated water, the physical quality was determined by methods APHA and other samples for analysis of metals were transferred to the Laboratory NKAP SRL. The metals were quantified by Coupled Induced Plasma Mass Spectrometer (ICP_MS), Total Coliform and Thermotolerant by the Most Likely Number. It was concluded that the treat- ment plant installed in Compositan Bajo, Virú and the plants installed in the city of Trujillo, Libertad and Chiclayo and in the Laboratory of Environmental Sciences of the Faculty of Biological Sciences of UNPRG Lambayeque, were efficient to improve them Physical characteristics of water for direct human consumption;
  • 2. 2 The reverse osmosis treatment plants used in this experiment allowed to reduce the concentrations of several metals that would cause problems for human health, such as Calcium, Iron, Magnesium, Potassium, Sodium; The reverse osmosis water treatment systems in both cases were efficient and the water obtained is qualified as drinking water of the highest quality for direct human consumption that complies with DS 031-2010 SA. . Keywords: Reverse osmosis UNPRG, ROS and Vigafloew; Metals in treated drinking wáter 1. INTRODUCCIÓN El agua líquida no es una substancia común en el cosmos; si bien sus elementos constituyentes, el hi- drógeno y el oxígeno, son abundantes, y sus combinaciones bajo la forma de agua sólida, el hielo, o gaseosa, el vapor de agua y el agua líquida, que sólo es estable en condiciones restringidas de tempera- tura y presión. El agua superficial o subterránea tiene diversos usos, tales como el uso en agricultura, el uso industrial, el uso para producir energía y para consumo humano directo previo tratamiento. En el Perú con en el DS N° 031-2010-SA emitido por Dirección General de Salud Ambiental (DIGESA) del Ministerio de Salud se fijaron los Límites Máximos Permisibles (LMP) de la Calidad del Agua para Consu- mo Humano. Se denomina agua potable o agua para el consumo humano, al agua que puede ser consumida sin restricción debido a que, gracias a un proceso de purificación, no representa un riesgo para la salud. El término se aplica al agua que cumple con las normas de calidad promulgadas por las autoridades locales e internacionales. En los últimos años se han mejorado las instalaciones para producir agua potable por procesos de sedimenta- ción, decantación, separación de sólidos, cloración y recientemente, a pequeña y gran escala se han masifica- do tecnologías como la ultrafiltración, la radiación Ultravioleta; la ósmosis inversa aplicados con el fin de garantizar la calidad física química y microbiológica del agua de consumo humano directo, es decir la inocuidad y aptitud para consumo humano (Bruce y Skipton, 2008).. En las ciudades de Trujillo y Chiclayo, por su alta densidad poblacional, las empresas que proveen agua po- table a la población usan modernas instalaciones; sin embargo, aún queda el riesgo de que por el elevado contenido en metales pesados, metales peligrosos y otros pueda constituir un peligro para salud humana. Los sistemas de osmosis inversa, para tratamiento de agua para consumo humano, en las actuales circunstan- cias, es accesible a la población por su costo relativamente bajo y por su elevada eficiencia al retener solidos suspendidos totales, metales y bacterias virus y otras impurezas. Por lo que se decidió realizar la presente investigación para verificar la eficiencia de dos sistemas de tratamiento de agua por ósmosis inversa en la calidad del agua potable que se ingiere en domicilio. Los objetivos del presente estudio fueron: 1. Determinar la calidad física, química y microbiológica del agua para consumo humano directo obteni- da mediante plantas de tratamiento por osmosis inversa. 2. Determinar la eficiencia de dos sistemas de tratamiento por osmosis inversa una de marca Vigaflow y cinco de la marca ROS en la calidad del agua para consumo humano directo.
  • 3. 3 3. Determinar las concentraciones de metales pesados y peligros antes y después de ser tratadas en las plantas de tratamiento de agua por osmosis inversa. Comparar las características del agua potable para consumo humano directo obtenidas por plantas de tratami- ento por Osmosis inversa con los Límites Máximos Permisibles fijados por el DS 031-2010-SA 2. MATERIALES Y MÉTODOS El trabajo fue realizado desde el 10 de Febrero de 2015 hasta el 20 de diciembre de 2016. Se logró adquirir 6 plantas de tratamiento de agua potable por ósmosis inversa de las cuales 1 de la marca Vigaflow 5 fueron de la marca Reverse Osmosis System de Fabricación China, La primera planta de este tipo de la marca Vi- gaflow (Foto 1) fue instalada en la casa del Sr José Ferrer en la localidad de Compositan Bajo del Valle Virú, Provincia de Virú, Departamento de la Libertad. Figura 1: Sistema de tratamiento por osmosis inversa de la marca Vigaflow instalada en Compositan Bajo, Virú, La Libertad. Las otras 5 de la marza ROS fueron instaladas y siguen funcionando en los lugares siguientes: 1. En Antúnez de Mayolo 319 Urb Los Granados Trujillo. 2. 1 En Gerardo Chávez mz I loote 8- Urb Santo Dominguito- Trujillo. 3. 1 En Oswaldo Hercelles 399- Urb Chimú de la ciudad de Trujillo. 4. 1 En Mz R casa 5 Urbanización Puertas del Sol (Galilea) , distrito de la Victoria, CHICLAYO. que se instaló en el laboratorio de Ciencias Ambientales de la FCCBB de la UNPRG. Figura 2: Planta de tratamiento de agua por osmosis inversa instalada en el laboratorio de Ciencias Ambien- tales de la Facultad de Ciencias Ambientales de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo- Lambayeque. Se tomaron Muestras de agua antes y después del tratamiento en plantas de tratamiento de agua potable por osmosis inversa y se enviaron al Laboratorio NKAP SRL ubicado en Trujillo para analizar aspectos micro- biológicos con las técnicas que se mencionan en los certificados; los metales fueron analizados por la técnica
  • 4. 4 de Espectrometría de Masas por Plasma Inducido Acoplado (ICP-MS) para determinar concentraciones de metales pesados y peligrosos (Anexo 1 y 2). Los datos fueron ordenados en tablas en la hoja de cálculo EXCEL 2013 y estadísticamente tratados con el software SPSS (Statistical Package for Social Sciences) versión 24. 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 3.1 Resultados En todas las muestras analizadas se apreció que hay una diferencia entre el agua subterránea y el agua trata- da en el caso del agua obtenida en Compositan bajo- Virú, tendencia que es similar al agua tratada en domi- cilios de la ciudad de Trujillo, Chiclayo y de la ciudad universitaria de la FCCBB de la UNPRG- Lambaye- que. (Tablas 1, 2 y 3) En el agua de la urbanización puertas del sol en Chiclayo se aprecia una disminución de la concentración de metales tales como cadmio, calcio, fierro, magnesio, potasio, sodio y zinc que se explica por la capacidad de los filtros para retener bacterias y virus; parte de los metales y obtener agua con las características fijadas por el DS 031-2010-Salud El agua subterránea de la que se alimentan los familiares del Sr José Ferrer en Compositan bajo, Virú La Li- bertad y el agua tratada por Osmosis inversa, contienen metales pesados en concentraciones menores que los establecidos por el DS 031-2010-SA (Tabla 2, Anexo 1); sin embargo se determinaron altas concentraciones de Calcio, Potasio y Sodio pero que fueron menores al agua subterránea a partir de la cual se trató el agua por osmosis inversa.
  • 5. XXV Jornada Nacional –XII Jornada Internacional de Investigación Científica de Posgrado 2017 Autor Responsable: Fecha de envío: Fecha de aprobación: TABLA N° 01: Resultados de análisis físico de muestras de agua tratada por subterránea, potable y tratada por osmosis inversa en diversas localidades de las regiones de La Libertad y Lamba- yeque Numero Parámetro Unidades LMP Urb. Los Granados Urb. Chimú Urb. Santo Dominguito Galilea Fccbb-Unprg Antes Después Antes Después Antes Después Antes Después Antes Después 1 temperatura °C 20 20 20 20 20 20 20 20 20 2 pH Unidades 6.5 - 8.5 8.5 7.6 4.5 7.6 8.2 7.2 8.5 7.2 8.5 7.4 3 CE uS/cm 1500 1016 47.8 1016 47.8 485 79.6 1912 123.6 455 15.66 4 Turbidez UNT 5 0 0 0 0 0 0 0.34 0 0.31 0 5 Alcalinidad mg/L 0 132 24 132 24 92 40 420 36 170 28 6 Cloruros mg/L 250 120.53 14.14 120.53 14.18 28.4 12.05 226.88 23.4 25.52 9 7 dureza total mg/L 500 220 30 220 30 220 60 260 24 180 20 8 calcio mg/L 200 170 22 170 22 180 30 180 10 172 10 9 Magnesio mg/L 150 50 8 50 8 40 30 80 14 8 10 10 Sulfatos mg/L 250 117.12 89.28 117.12 89.28 115 96 134 83.52 105 83.52 11 STD mg/L 1500 1515 71 1515 71 726 119 185 0 680 24 Fuente: Elaboración Propia
  • 6. XXV Jornada Nacional –XII Jornada Internacional de Investigación Científica de Posgrado 2017 Autor Responsable: Fecha de envío: Fecha de aprobación: TABLA Nº 02: Análisis del agua Potable en la planta de tratamiento de agua potable obtenida de la planta de tratamiento de agua por osmosis inversa instalada en Compositan bajo, Virú, La Libertad comparado con el Decreto Supremo N° 031-2010-SALUD Parámetros inorgánicos Unidad D.S. N°031-2010- SALUD Resultado de muestra de agua Aluminio mg/L 0,2 0.0047 Antimonio mg/L 0.020 <0.0058 Arsénico mg/L 0.010 <0.0061 Bario mg/L 0.700 <0.0016 Berilio mg/L - <0.00027 Boro mg/L 1,500 <0.0066 Cadmio mg/L 0,003 <0.0024 Calcio mg/L - 67.33 Cerio mg/L - <0.0053 Cobalto mg/L - <0.0026 Cobre mg/L 2.0 <0.0019 Cromo mg/L 0,050 0.0021 Estaño mg/L <0.0060 Estroncio mg/L <0.0049 Fósforo mg/L <0.0183 Hierro mg/L 0,3 0.031 Litio mg/L - <0.0066 Magnesio mg/L - 25.06 Manganeso mg/L 0,4 <0.0078 Mercurio mg/L 0,001 <0.0010 Molibdeno mg/L - <0.0068 Níquel mg/L 0,020 <0.0031 Plata mg/L - <0.0022 Plomo mg/L 0,010 <0.0080 Potasio mg/L - 17.08 Selenio mg/L - <0.0085 Silicio mg/L - <8.888 Sodio mg/L 0.010 50.97 Talio mg/L - <0.0080 Titanio mg/L - <0.0021 Vanadio mg/L - <0.0095 Zinc mg/L - <0.0068 FUENTE: Elaboración propia
  • 7. 7 TABLA 03: Concentración de metales en el agua de la urbanización puertas del Sol de la Victoria, ciudad de Chiclayo, antes y después del paso por la planta de tratamiento de osmosis inversa Parámetros inorgánicos Unidad D.S. N°031-2010- SALUD Resultado de agua potable administrada por EPSEL Resultado de Ande agua potable tratada por osmosis Inversa Aluminio mg/L 0,2 <0.0047 <0.0047 Antimonio mg/L 0.020 <0.0058 <0.0058 Arsénico mg/L 0.010 <0.0061 <0.0061 Bario mg/L 0.700 <0.0016 <0.0016 Berilio mg/L - <0.00027 <0.00027 Boro mg/L 1,500 <0.0086 <0.0086 Cadmio mg/L 0,003 <0.0024 <0.0024 Calcio mg/L - 80.614 0.082 Cerio mg/L - <0.0053 <0.0053 Cobalto mg/L - <0.0026 <0.0026 Cobre mg/L 2.0 <0.0019 <0.0019 Cromo mg/L 0,050 <0.0021 <0.0021 Estaño mg/L <0.00060 0.00060 Estroncio mg/L <0.0049 <0.0049 Fósforo mg/L <0.0183 <0.0183 Hierro mg/L 0,3 0.017 <0.0031 Litio mg/L - <0.0056 <0.0056 Magnesio mg/L - 14.083 0.019 Manganeso mg/L 0,4 <0.0078 <0.0078 Mercurio mg/L 0,001 <0.0010 <0.0010 Molibdeno mg/L - <0.0068 <0.0068 Níquel mg/L 0,020 <0.0031 <0.0031 Plata mg/L - <0.0022 <0.0022 Plomo mg/L 0,010 <0.0080 <0.0080 Potasio mg/L - 0.576 0.0098 Selenio mg/L - <0.0085 <0.0085 Sodio mg/L 0.010 19.89 0.173 Talio mg/L - <0.0080 <0.0080 Titanio mg/L - <0.0021 <0.0021 Vanadio mg/L - <0.0095 <0.0095 Zinc mg/L - <0.164 0.0068 FUENTE: LABORATORIO NKAP. (2016) El Anova en los metales calcio, hierro, Magnesio, Potasio, sodio y Zinc comparados permitió obtener valores de p< 0,05 que implica diferencias estadísticas significativas. En los seis casos, en el agua potable tratada por Osmosis inversa, no se detectaron presencia de Coliformes fecales ni Coliformes termotolerantes.
  • 8. 8 3.2 Discusión Las características físicas determinados en las seis tipos de agua permiten apreciar que el efecto es significa- tivo de las plantas que tratan agua por osmosis inversa, mejoran la calidad del agua para consumo humano, porque disminuyen la concentración de sales, y compuestos que no son buenos para el organismo humano, obteniéndose agua de excelente calidad para consumo humano En el caso de la planta instalada en Compositan b Bajo, la concentración de sales del agua subterránea fue disminuido significativamente por qué redujeron concentraciones de Calcio desde 76,94 mg/L hasta 67,33 mg/L; Potasio desde 24,123 mg/L hasta 17,06 mg/L y Sodio desde 76,66 mg/L hasta 50,97 mg/L. En el caso del agua suministrada por EPSEL y lo más notorio fue la disminución de Calcio desde 80.764 mg/L hasta 0.082 mg/L; Hierro desde 80.764 mg/L hasta 0.082 mg/L; Magnesio desde 14,083 mg/L hasta 0.019 mg/L; Sodio desde 19,84 mg/L hasta 0.1an73 mg/L y Zinc desde 0.164 mg/L hasta 0.0068 mg/ L. En los casos de análisis microbiológico no se detectaron presencia de coliformes totales ni coliformes termo- tolerantes. Los resultados se atribuyen a la capacidad de los tres filtros que componen las plantas de tratamiento de por osmosis inversa el primero retiene sedimentos, el segundo retiene metales y el tercero retiene microorganis- mos; y en la membrana de osmosis se hace pasar agua que contenga algunas impurezas de modo tal que con sobrepresión se obtiene agua de óptima calidad para consumo humano. El proceso de la ósmosis inversa funciona en la práctica. Una Bomba de alta presión bombea la solución a tratar hacia un compartimiento donde está ubicada la membrana semipermeable manteniendo permanente- mente una presión elevada en uno de sus lados (compartimiento de alta presión), por lo que una parte del solvente y una cantidad muy pequeña del soluto atraviesan la membrana. La otra parte de la solución de apor- te es rechazada, dando lugar a la salmuera o rechazo, con un alto contenido del soluto y la parte restante del solvente, tal como lo indica DecRen Water Consult (2016). Sobre el mismo tema Dévora-Isiordia (2016) refiere que la ósmosis inversa (RO) es una tecnología de purifi- cación de agua que utiliza una membrana semipermeable para eliminar iones, moléculas y partículas más grandes del agua potable. En la ósmosis inversa, se utiliza una presión aplicada para superar la presión osmó- tica, una propiedad coligativa, que es impulsada por diferencias de potencial químico del disolvente, un pa- rámetro termodinámico. La ósmosis inversa puede eliminar muchos tipos de especies disueltas y suspendidas del agua, incluyendo las bacterias, y se utiliza tanto en procesos industriales como en la producción de agua potable. El resultado es que el soluto se retiene en el lado presurizado de la membrana y se permite que el disolvente puro pase al otro lado. Para ser "selectiva", esta membrana no debe permitir grandes moléculas o iones a través de los poros (agujeros), pero debe permitir que los componentes más pequeños de la solución (como moléculas de disolvente) pasen libremente y que el mecanismo de eliminación predominante en la filtración por membrana es el deformación o exclusión de tamaños, de modo que el proceso puede conseguir teóricamente una eficiencia perfecta independientemente de parámetros tales como la presión y la concentra- ción de la solución. La ósmosis inversa también implica difusión, haciendo que el proceso dependa de la pre- sión, el caudal y otras condiciones. La ósmosis inversa es más comúnmente conocida por su uso en la purifi- cación de agua potable de agua de mar, la eliminación de la sal y otros materiales de efluentes de las molécu- las de agua (Verma, and Kushwaha, 2014).
  • 9. 9 4. CONCLUSIONES 1. La planta de tratamiento instalada en Compositan Bajo, Virú y las plantas instaladas en la ciudad de Tru- jillo, la Libertad y Chiclayo y en el Laboratorio de Cencías Ambientales de la Facultad de ciencias Bio- lógicas de la UNPRG Lambayeque, fueron eficientes para las mejorar la calidad física del agua para con- sumo humano directo. 2. Las plantas de tratamiento por osmosis inversa utilizadas en este experimento permitieron disminuir las concentraciones de varios metales que causarían problemas para la salud humana, tales como Calcio, Hierro, magnesio, Potasio, Sodio. 3. Los sistemas de tratamiento de agua por osmosis inversa son eficientes en ambos casos 4. El agua obtenida es calificada como agua potable de óptima calidad para consumo humano directo que cumple con lo fijado en el DS 031-2010 SA. 5. AGRADECIMIENTOS A ECO PLANET EIRL por el apoyo económico, a Baltazar Ventura del Laboratorio de Biologia de la Uni- versidad Nacional Pedro Ruiz Gallo-Lambayeque y al laboratorio NKAP SRL, por la ejecución de los análi- sis para la realización de la presente investigación. 6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS BIBLIOTECA DIGITAL ILCE. ¿De cuánta agua estamos hablando? 2015 Disponible en: https://www.google.com.pe/webhp?sourceid=chrome-instant&ion=1&espv=2&ie=UTF- 8#q=2.0%20http%3A%2F%2Fbibliotecadigital.ilce.edu.mx%2Fsites%2Fciencia%2Fvolumen2%2 Fciencia3%2F102%2Fhtml%2Fsec_5.html Accesado: 20- 01 2015 DECREN WATER CONSULT Principio del tratamiento por Osmosis Inversa- 2016. Inglaterra Disponible en: http://www.dwc-water.com/es/tecnologias/solar-reverse-osmosis/about-ro-technology/index.html Accesado: 04 de marzo de 2017 DIRECCION GENERAL DE SALUD AMBIENTAL. DIGESA. DS 031-2010-SA, Reglamento de la cali- dad de agua para consumo humano. Ministerio de Salud. 2010. Perú Disponible en http://www.digesa.minsa.gob.pe/publicaciones/descargas/reglamento_calidad_agua.pdf Accesado: 20-01-2015 ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD. Guías para la calidad del agua potable [recurso electrónico]: incluye el primer apéndice. Vol. 1: Recomendaciones. Tercera edición. Versión electrónica para la Web. 1985 Suiza. Disponible en: http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/gdwq3_es_fulll_lowsres.pdf Accesado: 20- abril 2015 Semino Zelada, F. F. (2015). Producción de agua de mesa por ósmosis inversa para autoabastecimiento de UDEP. Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Industrial y de Siste- mas. Proyectos. (Simon Gravelle, 2016) http://alicia.concytec.gob.pe/vufind/Record/UDEP_bb93c1ed2cc58a78255b1cba2544b1ec/Details
  • 10. 10 Dvorak, Bruce and Skipton, Sharon, "G08-1490 Drinking Water Treatment: Reverse Osmosis" (2015). His- torical Materials from University of Nebraska-Lincoln Extension. 4344. http://digitalcommons.unl.edu/extensionhist/4344 Verma, K. C., & Kushwaha, A. S. (2014). Demineralization of drinking water: Is it prudent? Medical Jour- nal, Armed Forces India, 70(4), 377–379. http://doi.org/10.1016/j.mjafi.2013.11.011 Dévora-Isiordia, Germán Eduardo; López-Mercado, María Elena; Fimbres-Weihs, Gustavo Adolfo; Álvarez- Sánchez, Jesús; Astorga-Trejo, Sebastian; (2016). Desalación por ósmosis inversa y su aprovechamien- to en agricultura en el valle del Yaqui, Sonora, México. Tecnología y Ciencias del Agua, Mayo-Junio, 155-169. http://www.redalyc.org/pdf/3535/353546192009.pdf